[发明专利]基于添加尺度系数法的可选目标平面分辨率的真空传输建模方法

摘要

基于添加尺度系数法的可选目标平面分辨率的真空传输建模方法，本发明涉及基于核方法的高光谱图像分割方法。本发明是为了解决现有真空传输模型灵活性较低的问题。本发明步骤为：一、建立真空传输模型；二、根据步骤一建立添加尺度因子的真空传输模型；三、根据步骤二进行传输模型的采样率选择。本发明通过添加尺度系数，基于快速傅里叶变换的菲涅尔衍射真空模型，建立了一种可灵活选择目标平面分辨率的真空传输模型，并且基于湍流中激光传输模型的验证方法，根据光场的统计平均计算相干系数，然后与Rytov近似的理论结果进行比较，通过比较结果验证了该模型的正确性和可实用性。本发明应用于真空传输建模领域。

主权项

1.基于添加尺度系数法的可选目标平面分辨率的真空传输建模方法，其特征在于，所述真空传输建模方法包括以下步骤：/n步骤一：建立真空传输模型，得到模型为：/n /n其中λ为光波的波长，k为光波的波数，△z为光波传输的距离，U表示光场的傅里叶变换，x₁,y₁为点光源坐标，观察平面，在三维空间中选取一个表面作为观察面上任意一点(x₂,y₂)的光场,i为复数虚部；/n步骤二：根据步骤一建立添加尺度因子的真空传输模型，得到模型为：/n /n其中所述Q为二次方相位，Q₁和Q₂为定义的两个二次位相因子，F为傅里叶变换，r₁和r₂分别为源观察平面横向半径矢量和目标观察平面横向半径矢量，m为尺度因子，f₁为第一个观察点的频率，U(r₁)为第一个观察点的频域光场；/n步骤三：根据步骤二采用奈奎斯特采样定律进行传输模型的采样率选择，得到采样分辨率限制表达式为：/n /n /n /n /n其中D₁为源平面的最大空间扩展空间，D₂为目标平面的最大空间扩展半径，δ₁为在源平面上网格分辨率，δ₂为目标平面的网格分辨率，N₂为目标位置网格数；/n根据大气介质和光波传输的起伏特性选择网格的分辨率和网格数；/n所述步骤三中进行传输模型的采样率选择的具体过程为：/n根据奈奎斯特采样定理，其目标平面的网格分辨率δ应满足：/n /n其中f_max是空间频率带宽的最大值；/n平面波U_P(x,y,z,t)可以表示为：/nU_P(x,y,z,t)＝e^{i(k·r-2πvt)} (27)/n其中r是三维空间向量，分别为与x轴，y轴，z轴方向相同的单位向量，k是波向量，v是光波的空间频率；根据上式所定义的位置向量和波向量，一束平面波表示为：/n /n根据上式所表示的平面波其方向余弦表示为：/n /n其中f_x为在x方向的频率；/n通过平面波中z方向上方向余弦的最大值可得到目标平面网格分辨率的适用范围：/n /n确定目标平面网格分辨率的取值范围通过去顶光束传输方向余弦α_max向量的最大值得到；/n传输方向的方向余弦最大值表示为：/n /n其中为α_edges网格边界余弦，α_k为波向量余弦；/n结合式(30)可得：/n /n因此：/n /n最大的可照射区域D_grid表示为：/n /n其中D_illum为光源扩展半径；/n观察平面上的网格数量满足如下不等式：/n /n两个二次指数因子对空间频率的影响为：/n /n /n在第一个相位因子中，附加的相位为：/n /n在目标平面的网格边缘，空间频率为最大值，应用奈奎斯特采样定理可得：/n /n其中所述f_D为空间频率；/n则目标平面的网格分辨率取值范围为：/n /n根据式(36)和式(37)所示的相位叠加，得到目标位置网格数的取值范围为：/n /n得到采样分辨率限制表达式为公式(42)至公式(45)。/n